Redis核心原理与实践

　　本书深入地分析了Redis核心功能的内部机制与实现方式，大部分内容源自对Redis源码的分析，并从中总结出实现原理。通过阅读本书，读者可以快速、轻松地了解Redis的内部运行机制。 本书首先介绍了Redis常用的数据类型的编码格式，包括字符串、列表、散列、集合、有序集合，这是Redis存储数据的基础。接着分析了Redis的事件机制，剖析了Redis事件驱动的实现原理，通过这部分内容，读者可以了解一个远程服务程序的整体架构。本书还分析了Redis持久化、主从复制、Sentinel机制、Cluster机制的实现原理，这部分内容是Redis的核心功能。在这部分内容中，本书也会延伸分析Redis中使用的UNIX机制，如UNIX网络编程、进程通信、线程同步等，并通过Redis源码展示这些UNIX机制的使用方式。 本书最后介绍了Redis的高级特性，包括事务、非阻塞删除、Lua脚本、Module模块、Stream消息流，以及Redis 6提供的ACL访问控制列表、Tracking机制等，这部分内容不仅分析内部实现，还提供了详细的使用案例，帮助读者循序渐进地了解这些特性。

　　多年软件设计与开发经验。Redis长期使用者，熟悉Redis的核心原理与实现方式。公众号（binecy）的维护者，主要分享各类软件和框架的源码分析。

目　　录

第1部分　数据结构与编码
第1章　字符串
1．1　redisObject
1．2　sds
1．2．1　定义
1．2．2　操作分析
1．2．3　编码
第2章　列表
2．1　ziplist
2．1．1　定义
2．1．2　字节序
2．1．3　操作分析
2．1．4　级联更新
2．2　quicklist
2．2．1　定义
2．2．2　操作分析
2．2．3　编码
第3章　散列
3．1　字典
3．1．1　定义
3．1．2　操作分析
3．1．3　扩容
3．1．4　缩容
3．1．5　编码
3．2　数据库
第4章　集合
4．1　无序集合
4．1．1　定义
4．1．2　操作分析
4．1．3　编码
4．2　有序集合
4．2．1　定义
4．2．2　操作分析
4．2．3　编码
第2部分　事件机制与命令执行
第5章　Redis启动过程
5．1　服务器定义
5．2　main函数
5．3　Redis初始化过程
第6章　事件机制
6．1　Redis事件机制概述
6．2　Redis启动时创建的事件
6．3　事件循环器的运行
第7章　epoll与网络通信
7．1　I/O复用模型
7．2　epoll网络编程
7．3　Redis网络通信启动过程
7．3．1　Redis网络服务
7．3．2　Redis中的epoll
第8章　客户端
8．1　定义
8．2　创建客户端
8．3　关闭客户端
8．4　客户端配置
第9章　Redis命令执行过程
9．1　RESP协议
9．2　解析请求
9．3　返回响应
9．4　执行命令
第10章　网络I/O线程
10．1　线程概述
10．2　互斥量概述
10．3　初始化I/O线程
10．4　解析请求
10．5　I/O线程主逻辑
10．6　返回响应
10．7　I/O线程状态切换
第3部分　持久化与复制
第11章　RDB
11．1　RDB定时逻辑
11．2　RDB持久化过程
11．2．1　fork子进程
11．2．2　生成RDB文件
11．2．3　写入RDB数据
11．2．4　父进程收尾
11．3　RDB文件加载过程
11．4　RDB文件分析示例
11．5　RDB配置
11．6　UNIX写时复制机制
11．7　UNIX I/O与缓存
11．7．1　内核缓冲区
11．7．2　I/O缓存区
11．7．3　sync与fdatasync
第12章　AOF
12．1　AOF定时逻辑
12．2　AOF持久化过程
12．2．1　命令传播
12．2．2　刷新AOF缓冲区
12．2．3　同步磁盘
12．3　AOF重写过程
12．3．1　fork子进程
12．3．2　子进程处理
12．3．3　父进程收尾
12．4　AOF文件加载过程
12．5　AOF文件分析示例
12．6　AOF配置
第13章　主从复制
13．1　流程概述
13．2　主从握手流程
13．2．1　处理REPLICAOF命令
13．2．2　主从连接
13．2．3　握手流程
13．3　从节点同步流程
13．3．1　发送PSYNC命令
13．3．2　部分同步
13．3．3　全量同步
13．4　主节点同步流程
13．4．1　处理PSYNC命令
13．4．2　全量同步
13．4．3　部分同步
13．4．4　部分同步的实现细节
13．5　PSYNC2
13．5．1　从节点重启
13．5．2　Cluster故障转移
13．6　主从复制流程
13．7　定时逻辑
13．8　主从复制配置
第4部分　分布式架构
第14章　Raft算法
14．1　分布式一致性的难点
14．2　CAP理论
14．3　Raft算法的设计
14．3．1　领导选举
14．3．2　日志复制
14．3．3　安全性
14．4　Redis中的Raft算法
第15章　Redis Sentinel
15．1　Redis Sentinel的应用示例
15．2　Redis Sentinel的实现原理
15．2．1　定义
15．2．2　Sentinel节点启动
15．2．3　Sentinel机制的主逻辑
15．2．4　Sentinel节点建立网络连接
15．2．5　Sentinel机制的定时消息
15．3　Redis Sentinel的故障转移
15．3．1　主观下线
15．3．2　客观下线
15．3．3　开始故障转移
15．3．4　选举leader节点
15．3．5　故障转移状态机
15．4　客户端交互
第16章　Redis Cluster
16．1　Redis Cluster的应用示例
16．1．1　搭建Redis Cluster集群
16．1．2　客户端重定向
16．1．3　槽位迁移案例
16．2　Redis Cluster槽位管理
16．2．1　定义
16．2．2　重定向的实现
16．2．3　槽位迁移的实现
16．3　Redis Cluster启动过程
16．3．1　节点启动
16．3．2　节点握手
16．3．3　指派槽位
16．3．4　建立主从关系
16．4　Redis Cluster节点通信
16．4．1　Gossip算法
16．4．2　消息定义
16．4．3　建立连接
16．4．4　握手过程
16．4．5　定时消息
16．5　Redis Cluster的故障转移
16．5．1　节点下线
16．5．2　选举过程
16．5．3　从节点晋升
16．5．4　更新集群信息
16．5．5　建立主从关系
第5部分　高级特性
第17章　事务
17．1　事务的应用示例
17．2　事务的实现原理
17．2．1　WATCH命令的实现
17．2．2　MULTI、EXEC命令的实现
第18章　非阻塞删除
18．1　UNLINK命令的实现原理
18．2　后台线程
18．2．1　条件变量
18．2．2　后台线程的实现
第19章　内存管理
19．1　动态内存分配器
19．1．1　内存分配器概述
19．1．2　Jemalloc设计概述
19．1．3　碎片整理机制
19．2　数据过期机制
19．2．1　定时删除
19．2．2　惰性删除
19．3　数据淘汰机制
19．3．1　LRU时间戳
19．3．2　LFU计数
19．3．3　数据淘汰算法
第20章　Redis Stream
20．1　Redis Stream的应用示例
20．1．1　添加、读取消息
20．1．2　消费组
20．1．3　ACK确认
20．1．4　删除消息
20．2　Stream的实现原理
20．2．1　listpack结构
20．2．2　Rax结构
20．2．3　Stream结构
20．2．4　Stream持久化与复制
第21章　访问控制列表ACL
21．1　ACL的应用示例
21．1．1　创建用户
21．1．2　可执行命令授权
21．1．3　可访问键授权
21．1．4　Pub/Sub频道授权
21．2　ACL的实现原理
21．2．1　定义
21．2．2　初始化ACL环境
21．2．3　用户规则设置
21．2．4　用户权限检查
第22章　Redis Tracking
22．1　Redis Tracking的应用示例
22．1．1　基本应用
22．1．2　广播模式
22．1．3　OPTIN、OPTOUT、NOLOOP
22．1．4　转发模式
22．2　Redis Tracking的实现原理
22．2．1　RESP3协议
22．2．2　开启Redis Tracking
22．2．3　记录查询键
22．2．4　非广播模式下发送失效消息
22．2．5　广播模式下发送失效消息
22．2．6　清除记录键
第23章　Lua脚本
23．1　Lua脚本的应用示例
23．1．1　使用EVAL命令
23．1．2　redis．call函数
23．1．3　类型转换
23．1．4　使用Lua实现数据类型
23．1．5　脚本超时
23．2　Lua脚本的实现原理
23．2．1　Lua与C语言交互
23．2．2　Redis中的Lua
第24章　Redis Module
24．1　Module的应用示例
24．1．1　使用Module实现数据类型
24．1．2　Module API
24．1．3　Module的特性
24．2　Module的实现原理
24．2．1　C语言动态库
24．2．2　定义
24．2．3　初始化Module的执行环境
24．2．4　加载Module
24．2．5　创建Module命令
24．2．6　内存自动管理
24．2．7　调用Redis命令
24．2．8　自定义数据类型